減少電源中的損耗的電路實現制造技術

提供了減少電源中的損耗的電路實現。一種電源電路包括控制開關、同步開關、電感器和電壓斜坡電路。電源中的公共節點將控制開關串聯連接到同步開關。公共節點被進一步耦合到電感器，該電感器基于將控制開關和同步開關切換為ON/OFF和OFF/ON狀態來向負載供應電流。電壓斜坡電路至少部分地基于在電路路徑上從公共節點接收到的反饋電壓的幅度來生成和控制該控制控制電壓的柵極電壓的斜坡。開關控制電壓的多級斜坡減少下述中的一個或多個：開關電源的i)QRR損耗，ⅱ)開關損耗，和/或iii)死區時間。

【技術實現步驟摘要】

技術介紹
已經使用傳統電路來控制使對同步降壓轉換器中的控制開關(有時也稱為高側開關)的柵極節點施加的控制電壓傾斜的速率。圖1是根據現有技術的使開關控制電壓傾斜的電壓傾斜電路的示例性示圖。通常，如圖1所示，電源電路170中的傳統電壓斜坡電路185包括用于對控制開關171的相應柵極節點198進行充電的慢速充電路徑和快速充電路徑。如在電源的領域中已知的，在去激活同步開關172之后激活控制開關171。更具體地，在去激活同步開關171之后，電壓斜坡電路185激活開關190，以通過電容器180和電阻器175的組合來激活慢速充電路徑。當被激活時，慢速充電路徑對控制開關171的柵極節點198進行充電。在激活慢速路徑并且至少部分地對柵極節點198進行充電的預定時間量之后，延遲電路199額外地激活開關192，來以較快的充電速率(使用快速路徑)對控制開關171的柵極節點198進行充電。因此，根據傳統斜坡電路185，在僅慢速路徑通過電阻器175經由開關190的激活來對柵極節點198進行充電時的時間的第一部分期間，控制開關110的柵極節點198處的電壓根據電容器180和電阻器175的組合所指示的第一速率進行充電。在第二時間段期間，在激活開關190之后，延遲電路199激活開關192，產生用于對柵極節點198進行充電的較快路徑。快速路徑繞過包括電阻器175的慢速路徑，將來自電容器180的電壓有效地直接耦合到控制開關171的柵極節點，更快速地增加施加到柵極節點198的電壓。
技術實現思路
與傳統技術相反，本文的實施例包括開關控制電壓的多級斜坡以減少下述中的一個或多個：i)開關電源的QRR損耗，ⅱ)開關電源中的開關損耗，和/或iii)在同步開關的去激活和控制開關的激活之間的死區時間。例如，根據一個實施例，電源電路包括控制開關、同步開關、電感器和驅動控制電路(電壓斜坡電路)。公共節點(在諸如開關SW節點的電源中)將控制開關串聯連接到在第一參考電壓和第二參考電壓之間的同步開關。該公共節點被進一步耦合到電感器，該電感器基于控制開關和同步開關成為ON/OFF(開/關)和OFF/ON(關/開)狀態的交替切換來向負載供應電流。驅動控制電路(電壓斜坡電路)對控制開關的狀態進行控制。在一個實施例中，在操作期間，驅動控制電路至少部分地基于在電路路徑上從公共節點接收到的反饋電壓的幅度來生成和控制開關控制電壓的斜坡(對控制的激活進行控制)。根據更具體的實施例，驅動控制電路(諸如電壓斜坡電路)實現開關控制電壓的幅度的新的多級斜坡以激活控制開關。例如，在使用于將控制開關從關狀態轉換為開狀態的開關控制電壓的幅度傾斜的第一時間段期間，為了減少死區時間，驅動控制電路的第一電路路徑將控制開關的柵極節點預充電到預定的閾值電壓；在使用于將控制開關從關狀態轉換為開狀態的開關控制電壓的幅度傾斜的第二時間段期間，為了減少QRR損耗，驅動控制電路的第二電路路徑根據第一充電速率(諸如通過電阻器的緩慢充電速率)來對控制開關的柵極節點進行充電；并且在使用于將控制開關從關狀態轉換為開狀態的開關控制電壓的幅度傾斜的第三時間段期間，為了減少切換損耗，驅動控制電路的第三電路路徑根據第二充電速率(比通過電阻器的緩慢充電速率更快的充電速率)來對控制開關的柵極節點進行充電。在又一實施例中，驅動器控制電路的第一電路路徑、第二電路路徑和第三電路路徑被并聯連接。來自公共節點(SW節點)的反饋路徑包括配置為將反饋電壓從公共節點傳達到并聯電路路徑的電容器。初始地，指示激活控制開關的控制信號的接收和同步開關的去激活使得第一電路路徑將控制開關的節點快速地預充電到預定電壓。控制開關的柵極的快速充電降低了過量死區時間(即，同步開關的去激活和控制開關的激活之間的時間)。在一個實施例中，除了使用第一電路路徑來對控制開關的柵極節點預充電，第二電路路徑還對控制開關的柵極節點進行充電，雖然以緩慢充電速率。在將控制開關的柵極節點預充電到閾值之后，第一電路路徑中斷對控制開關的柵極節點的預充電。然而，在第二時間段期間，第二電路路徑(諸如通過電阻器的慢速充電路徑)繼續對控制開關的柵極節點進行充電。最終，在第二時間段期間使控制開關的柵極節點的電壓幅度傾斜使得電壓幅度增加到第二閾值。在一個非限制性示例性實施例中，控制開關的柵極節點的電壓傾斜到第二閾值的使得第三電路路徑的激活(快速充電路徑)。第三電路路徑在第三時間段期間對控制開關的柵極進行充電。通常，在第三時間段期間從第三電路路徑的充電升壓增加了使柵極節點的開關控制電壓的幅度傾斜以將控制開關轉換為開狀態的速率。在一個實施例中并且如本文進一步討論的，在第一時間段期間的第一電路路徑的激活降低了開關電源的死區時間。在第二段期間的第二電路路徑的激活減少了開關電源中的QRR(反向恢復充電)損耗。在第三時間段期間的第三電路路徑的激活降低了電源中的開關損耗。如本文中所討論的，本文中的技術非常適合在開關電源電路中使用，諸如同步DC-DC降壓轉換器。然而，應當注意，本文的實施例不限于在這樣的應用中使用，并且本文所討論的技術還非常適用于其他應用。在下文中更詳細地公開這些和其他更具體的實施例。注意，本文的其他實施例可以包括模擬和/或數字電路(例如，一個或多個處理器設備)，用于執行和/或支持本文公開的任何或所有硬件或方法操作。換言之，在一個實施例中，一個或多個計算機化設備或處理器可以被編程和/或配置為如本文解釋的進行操作，以執行本發明的不同實施例。然而，本文的其他實施例包括用于執行以上總結和以下具體公開的步驟和操作的軟件程序。一個這樣的實施例包括計算機程序產品，包括非瞬時計算機可讀存儲介質(即，任何物理計算機可讀硬件存儲介質)，在其上軟件指令被編碼用于后續執行。指令在具有處理器、程序的計算機化設備(例如，計算機處理硬件)中執行時和/或使得處理器執行本文所公開的操作。這樣的布置通常被提供為在非瞬時計算機可讀存儲介質上布置或編碼的軟件、代碼、指令和/或其他數據(例如，數據結構)，非瞬時計算機可讀存儲介質諸如光學介質(例如，CD-ROM)、軟盤、硬盤、存儲棒等、或其他介質，諸如一個或多個ROM、RAM、PROM等中的固件的介質、或者作為專用集成電路(ASIC)等。軟件或固件或其他這樣的配置可以被安裝到計算機化設備中，以使得計算機化設備執行本本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關電源電路，包括：控制開關；同步開關；公共節點，所述公共節點將所述控制開關和所述同步開關串聯連接在第一參考電壓和第二參考電壓之間，所述公共節點被耦合到電感器，所述電感器向負載供應電流；以及電壓斜坡電路，所述電壓斜坡電路被耦合到所述控制開關，所述電壓斜坡電路基于在電路路徑上從所述公共節點接收到的反饋電壓的幅度來控制應用為控制所述控制開關的開關控制電壓的生成。

【技術特征摘要】
2015.01.26 US 14/605,1411.一種開關電源電路，包括：
控制開關；
同步開關；
公共節點，所述公共節點將所述控制開關和所述同步開關串聯連
接在第一參考電壓和第二參考電壓之間，所述公共節點被耦合到電感
器，所述電感器向負載供應電流；以及
電壓斜坡電路，所述電壓斜坡電路被耦合到所述控制開關，所述
電壓斜坡電路基于在電路路徑上從所述公共節點接收到的反饋電壓
的幅度來控制應用為控制所述控制開關的開關控制電壓的生成。
2.根據權利要求1所述的開關電源電路，其中，所述電壓斜坡電
路實現所述開關控制電壓的幅度的多級斜坡，所述開關控制電壓的所
述幅度的多級斜坡將所述控制開關從關狀態轉換為開狀態，所述開關
控制電壓的所述幅度的所述多級斜坡包括基于所述反饋電壓的所述
幅度的充電路徑的激活。
3.根據權利要求2所述的開關電源電路，其中，所述電壓斜坡電
路：
在使所述開關控制電壓的所述幅度從所述關狀態到所述開狀態
傾斜的第一時間段期間，將所述控制開關的柵極節點預充電到預定的
閾值電壓；
在使所述開關控制電壓的所述幅度從所述關狀態到所述開狀態
傾斜的第二時間段期間，根據第一充電速率來對所述控制開關的所述
柵極節點進行充電；并且
在使所述開關控制電壓的所述幅度從所述關狀態到所述開狀態
傾斜的第三時間段期間，根據第二充電速率來對所述控制開關的所述
柵極節點進行充電，所述第二充電速率大于所述第一充電速率。
4.根據權利要求3所述的開關電源電路，其中，所述電壓斜坡電
路響應于所述公共節點處的電壓的幅度超過閾值的條件，而從所述第

\t二時間段轉換為所述第三時間段。
5.根據權利要求4所述的開關電源電路，其中，所述閾值基本上
是所述同步開關的源極節點所連接到的所述第二參考電壓。
6.根據權利要求4所述的開關電源電路，其中，所述條件的發生
激活在所述電路路徑和所述控制開關的所述柵極節點之間布置的充
電控制開關設備，來對所述控制開關的所述柵極節點進行充電。
7.根據權利要求6所述的開關電源電路，其中，所述電路路徑包
括電容器，所述電容器將所述公共節點的AC電壓傳遞到所述充電控
制開關設備。
8.根據權利要求1所述的開關電源電路，其中，所述電壓斜坡電
路接收輸入控制信號，所述輸入控制信號指示是否激活所述控制開
關；并且
其中，所述電壓斜坡電路基于在所述電路路徑上從所述公共節點
接收的所述反饋電壓的幅度和所述輸入控制信號的狀態的組合來產
生所述開關控制電壓。
9.根據權利要求1所述的開關電源電路，其中，所述反饋路徑包
括電容器，所述電容器將所述反饋電壓從所述公共節點傳遞到所述電
壓斜坡電路中的充電控制開關設備，所述反饋電壓將所述充電控制開
關激活為開狀態，所述電容器和激活的充電控制開關設備的串聯組合
將所述反饋電壓傳遞到所述控制開關的柵極節點。
10.根據權利要求1述的開關電源電路，其中，所述電壓斜坡電
路包括充電控制開關設備，所述充電控制開關設備在所述反饋電壓的
幅度高于閾值時被激活，所述充電控制開關設備的激活增加了使所述
開關控制電壓的幅度傾斜的速率，在所述傾斜期間所述控制開關從關
狀態轉換為開狀態。
11.根據權利要求1所述的開關電源電路，其中，所述電壓斜坡
電路包括用于產生所述開關控制電壓的第一充電控制路徑、第二充電
控制路徑和第三充電控制路徑，所述第一充電控制路徑、所述第二充
電控制路徑和所述第三充電控制路徑中的每一個在不同的時間段期

\t間被激活以使所述開關控制電壓的幅度傾斜，將所述控制開關從關狀
態轉換為開狀態。
12.根據權利要求11所述的開關電源電路，其中，在所述開關控
制電壓的多級斜坡的不同時間段期間，所述第一控制路徑、所述第二
控制路徑和所述第三控制路徑的激活減少了從由下述組成的組中選
擇的參數的幅度：
i)所述開關電源電路的QRR，
ii)所述開關電源電路中的開關損耗，以及
iii)在所述同步開關的去激活...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·洛利奧，
申請(專利權)人：英飛凌科技美國公司，
類型：發明
國別省市：美國;US